KR20080002332A - Packet switch device and bandwidth control method thereof - Google Patents

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KR20080002332A KR1020060061099A KR20060061099A KR20080002332A KR 20080002332 A KR20080002332 A KR 20080002332A KR 1020060061099 A KR1020060061099 A KR 1020060061099A KR 20060061099 A KR20060061099 A KR 20060061099A KR 20080002332 A KR20080002332 A KR 20080002332A
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박한승
김성하
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Abstract

A packet switch device and a bandwidth control method thereof are provided to manage packet statistical information by dynamically adding user information according to packets incoming through packet sampling, and to perform a bandwidth limitation function dynamically according to the managed results, thus a bandwidth limitation function in accordance with a flow of the packets can be usable. A packet switch device(20) comprises as follows. A packet switch chip(22) has plural ports(PORT1-PORTN). A memory(26) stores information related to packet and port control passing through the packet switch chip(22). A communication channel unit(28) sets plural parameters by communicating with an operator terminal(30). A CPU(Central Processing Unit)(24) controls switching operation of the switch device(20) as well as the packet switch chip(22) overall.

Description

패킷 스위치 장비 및 이의 대역폭 제어 방법{PACKET SWITCH DEVICE AND BANDWIDTH CONTROL METHOD THEREOF}Packet switch equipment and its bandwidth control method {PACKET SWITCH DEVICE AND BANDWIDTH CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 일반적인 패킷 스위치 장비의 블록 구성도1 is a block diagram of a general packet switch equipment

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 스위치 장비의 블록 구성도Figure 2 is a block diagram of a packet switch equipment according to an embodiment of the present invention

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 스위치 장비의 대역폭 제어 절차 중 통계 정보 계산 및 업데이트 시간을 나타낸 도면3 is a diagram illustrating statistical information calculation and update time during a bandwidth control procedure of a packet switch equipment according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 스위치 장비의 대역폭 제어 동작의 흐름도4 is a flowchart of a bandwidth control operation of a packet switch equipment according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 이더넷과 같은 패킷 기반 네트워크의 패킷 스위치 장비에 관한 것으로, 특히 패킷 스위치 칩(Packet switch chip)을 기반으로 하는 패킷 스위치 장비 및 이의 대역폭 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to packet switch equipment of a packet-based network such as Ethernet, and more particularly, to a packet switch equipment based on a packet switch chip and a bandwidth control method thereof.

패킷 스위치 칩 기반의 네트워크 스위치 장치들은 포트 기반 대역폭 제한(Bandwidth limit) 기능을 제공하기 위해 칩 자체에서 제공하는 기능을 사용하고 있다. 패킷 스위치 칩에서 제공하는 대역폭 제한 기능은 칩의 대역폭 제한에 관한 일련의 제어 조건을 사용자가 직접 설정하도록 하고, 패킷 스위치 칩은 설정된 방식에 따라 특정 범주에 부합되는 패킷들이 설정된 제한폭 이상으로 사용될 수 없도록 하드웨어적으로 제한한다. 이때 유의할 점은 사용자 혹은 관리자에 의해 반드시 어떠한 범주에 포함되는 패킷들을 제한할 것인지에 대한 정보(즉, 대역폭 제한 기능을 반영할 패킷의 판단 기준 - filtering 기준)와 얼마만큼의 대역폭만을 허용할 것인지에 대한 정보(metering 기준)가 미리 패킷 스위치 칩에 설정되어야 한다는 점이다. Network switch devices based on packet switch chips are using the features provided by the chip itself to provide port-based bandwidth limits. The bandwidth limit function provided by the packet switch chip allows the user to manually set a set of control conditions regarding the bandwidth limit of the chip, and the packet switch chip does not allow packets corresponding to a specific category to be used beyond the set limit according to the set method. Limited by hardware. In this case, it should be noted that the user or administrator must know whether to limit the packets included in the category (that is, the criterion of the packet to reflect the bandwidth limiting function-the filtering criteria) and how much bandwidth is allowed. (metering criteria) must be set in advance on the packet switch chip.

패킷 스위치 장비에는 이외에도 특정 포트를 기반으로 그 포트로 인입되는 모든 패킷을 기준으로 대역폭 제한을 가할 수 있는 기능이 존재하지만, 이 경우 동일한 포트에 다수의 사용자가 연결된 구조일 경우 원하는 기능을 제공할 수 없다.In addition to the packet switch device, there is a function to apply a bandwidth limit based on all packets coming into the port based on a specific port, but in this case, a structure in which multiple users are connected to the same port can provide a desired function. none.

도 1은 일반적인 패킷 스위치 장비의 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 패킷 스위치 장비(10)는 먼저, 다수(예를 들의 8개)의 포트(PORT1 ~ PORTN)를 구비한 패킷 스위치 칩(12)을 구비한다. 각 포트들은 여러 대의 가입자 단말(40)들이 각각 접속 될 수 있다. 도 1에서는 2번 포트(PORT2)에서 다수의 가입자 단말(40)들은 가입자 분배 장치(42)를 통해 연결됨이 도시되고 있다. 또한 패킷 스위치 장비(10)는 패킷 스위치 칩(12)을 경유하는 패킷 및 포트제어에 관련된 정보를 저장하기 위한 메모리(10)와, 상기 패킷 스위치 칩(12)을 비롯하여 이더넷 스위치 장비(10)의 스위칭 동작을 전체적으로 제어하는 제어기(CPU)(14)를 구비하며, 또한 관리자(Operator) 단말(30)과 통신하기 위한 통신채널부(18) 등을 구비하게 된다.1 is a block diagram of a general packet switch equipment. Referring to FIG. 1, the packet switch equipment 10 first includes a packet switch chip 12 having a plurality of ports (PORT 8 to PORTN, for example). Each port may be connected to a plurality of subscriber stations 40, respectively. In FIG. 1, a plurality of subscriber stations 40 are connected through a subscriber distribution device 42 at port PORT2. In addition, the packet switch device 10 includes a memory 10 for storing information related to the packet and port control via the packet switch chip 12, and the packet switch chip 12 of the Ethernet switch device 10. It is provided with a controller (CPU) 14 for controlling the switching operation as a whole, and also provided with a communication channel unit 18 and the like for communicating with the operator terminal (30).

도 1에 도시된 바와 같은 패킷 스위치 장비(10)를 예로 들면, 다수의 가입자 단말(40)이 한 개의 포트(PORT2)에 연결되어 있고, 각 가입자 단말(40)의 소스 MAC(Media Access Control) 어드레스를 기반으로 어떠한 장치이든 5000 PPS(Packet Per Second)를 넘기지 않도록 구성하고자 할 경우, 관리자는 2번 포트(PORT2)에 연결될 수 있는 모든 소스 MAC에 대해 5000 PPS가 넘지 않도록 설정을 일일이 적용하여야 한다.Taking the packet switch equipment 10 as shown in FIG. 1 as an example, a plurality of subscriber stations 40 are connected to one port PORT2, and the source MAC (Media Access Control) of each subscriber station 40 is provided. If you want to configure any device not to exceed 5000 PPS (Packet Per Second) based on the address, the administrator must apply the setting to not exceed 5000 PPS for all source MACs that can be connected to port 2 (PORT2). .

이와 같이, 기존의 패킷 스위치 칩(12)의 대역폭 제한 기능을 이용하여 다수의 사용자에 대해 대역폭 제한을 가하고자 할 경우 다음과 같은 단점이 존재한다.As described above, when the bandwidth limiting function is applied to a plurality of users by using the bandwidth limiting function of the conventional packet switch chip 12, the following disadvantages exist.

1) 한 개의 포트에 다수의 사용자로부터 패킷이 전달되고, 특정 사용자가 특정 대역폭 이상을 사용하지 못하도록 하기 위해서는 포트에 연결될 수 있는 모든 가입자의 정보에 대한 설정이 필요한데, 이를 미리 알아내기란 거의 불가능하다. 이에 따라 해당 포트로 들어오는 패킷들에 대해 소스 MAC을 기준으로 특정 소스 MAC이 사용한 대역폭이 얼마 이상이 되지 못하도록 설정하기 위해서는 2번 포트에 연결될 수 있는 모든 MAC에 대해 미리 설정할 수 없다.1) In order to prevent packets from being sent from multiple users on a single port, and to prevent a specific user from using more than a certain bandwidth, it is necessary to configure the information of all subscribers that can be connected to the port. . Therefore, in order to set the bandwidth used by a specific source MAC not to exceed the source MAC for packets coming into the corresponding port, it cannot be set in advance for all MACs that can be connected to port 2.

2) 한 개의 포트에 연결될 수 있는 사용자가 미리 정의되어 있다고 하더라도, 미리 정의된 사용자에 해당하는 정보를 관리자가 직접 칩에 설정해 두어야 하며, 사용자가 추가되거나 삭제할 경우 마찬가지로 관리자의 개입이 불가피하다.2) Even if a user who can be connected to one port is predefined, the administrator must set the information corresponding to the predefined user directly on the chip, and if the user is added or deleted, the administrator's intervention is inevitable.

3) 하나의 포트에 연결될 수 있는 사용자의 수가 제한되어 있어 이들에 대한 설정이 가능할 경우 다음 예와 같이 대역폭에 여유가 있음에도 불구하고 유효한 대역폭을 사용하지 못하는 단점이 존재한다. 하나의 포트에서 처리할 수 있는 총 PPS 는 10000이라고 가정하고, 10명의 사용자에 각각 1000PPS 가 최대 사용할 수 있는 대역폭으로 설정되었을 경우, 한 사용자는 1000 PPS 이상의 패킷을 보낼 수 없다. 만약 나머지 9명의 사용자가 현재 대역폭을 사용하고 있지 않더라도 해당 가입자는 1000 PPS를 넘어서는 패킷을 보낼 수 없기 때문에 이는 대역폭을 낭비하는 결과를 초래하게 된다.3) If the number of users that can be connected to a single port is limited, the configuration of these users is possible, but there is a drawback that the effective bandwidth cannot be used, even though there is room for bandwidth as in the following example. Assuming that the total PPS that can be handled by one port is 10000, if 10 users are set to the maximum usable bandwidth of 1000 PPS, one user cannot send more than 1000 PPS packets. If the remaining nine users are not currently using bandwidth, the subscriber will not be able to send more than 1000 PPS, which would result in wasting bandwidth.

따라서, 본 발명의 목적은 패킷 스위치 칩을 기반으로 하는 네트워크 스위치 장비에서 패킷 스위치 칩의 대역폭 제한 기능을 이용함에 있어, 관리자의 개입이 없이 또는 관리자의 기본 설정만으로도 다수의 사용자에 대해 동적으로 효율적으로 대역폭을 할당할 수 있도록 하기 위한 패킷 스위치 장비 및 이의 대역폭 제어 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to efficiently and efficiently use a packet switch chip bandwidth limiting function in a network switch device based on a packet switch chip for a large number of users without administrator intervention or only by the administrator's basic configuration. The present invention provides a packet switch device and a bandwidth control method thereof for allocating bandwidth.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 패킷 스위치 칩에서 제공하는 패킷 샘플링 기능을 이용하여 임의의 패킷을 샘플링한 후 CPU로 전달하고, 전달된 샘플 패킷을 이용하여 가입자 정보(Source MAC, Source IP)를 기반으로 해당 사용자의 총 사용 대역폭을 추정하여 추정된 결과 값이 특정 임계값(threshold) 이상일 경우 해당 사용자에 대해 대역폭 제한 기능을 수행하는 방식을 특징으로 한다. 본 발명은 정의되지 않은 다수의 사용자에 대해서도 동적으로 사용자를 인지할 수 있고, 해당 사용자가 사용하는 대역폭을 추적함으로써 동적인 대역폭 제한 기능을 수행할 수 있게 된다.In order to achieve the above object, the present invention samples an arbitrary packet using a packet sampling function provided by a packet switch chip, and then transfers it to a CPU, and uses subscriber information (Source MAC, Source IP) using the delivered sample packet. The method of estimating the total usage bandwidth of the corresponding user based on the method, when the estimated value is more than a specific threshold (threshold), characterized in that the bandwidth limit function for the user. The present invention can dynamically recognize a user even for a plurality of undefined users and perform a dynamic bandwidth limiting function by tracking the bandwidth used by the user.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, specific details such as specific components are shown, which are provided to help a more general understanding of the present invention, and it is understood that these specific details may be changed or changed within the scope of the present invention. It is self-evident to those of ordinary knowledge in Esau.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 스위치 장비의 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 패킷 스위치 장비(20)는 종래와 유사하게, 다수(예를 들의 8개)의 포트(PORT1 ~ PORTN)를 구비한 패킷 스위치 칩(22)과, 패킷 스위치 칩(22)을 경유하는 패킷 및 포트제어에 관련된 정보를 저장하기 위한 메모리(20)와, 관리자(Operator) 단말(30)과 통신하여 본 발명의 동작에 필요한 다수의 파라미터들을 설정받기 위한 통신채널부(28)와, 상기 패킷 스위치 칩(22)을 비롯하여 이더넷 스위치 장비(20)의 스위칭 동작을 전체적으로 제어하는 제어기(CPU)(24)를 구비한다. 도 2에서도 패킷 스위치 칩(22)의 2번 포트(PORT2)에서 다수의 가입자 단말(40)들은 가입자 분배 장치(42)를 통해 연결됨이 예로서 도시되고 있다.2 is a block diagram of a packet switch equipment according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the packet switch equipment 20 according to the present invention is a packet switch chip 22 having a plurality of ports (PORT1 to PORTN) and a packet switch similarly to the prior art. Communication channel for receiving a plurality of parameters necessary for the operation of the present invention by communicating with the memory 20 for storing the packet and information related to the port control via the chip 22, the operator terminal 30 A unit 28 and a controller (CPU) 24 for controlling the switching operation of the Ethernet switch equipment 20 including the packet switch chip 22 as a whole. In FIG. 2, a plurality of subscriber stations 40 are connected via a subscriber distribution device 42 at port 2 of the packet switch chip 22.

상기한 구성에서, 패킷 스위치 칩(22)은 본 발명의 특징에 따라 패킷 샘플링 기능을 이용하여 미리 설정된 빈도에 따라 임의의 패킷을 샘플링한 후 상기 제어기(24)로 전달하고, 제어기(24)는 전달된 샘플 패킷을 이용하여 가입자 정보(Source MAC, Source IP)를 기반으로 해당 사용자(가입자)의 총 사용 대역폭을 추정하여 추정된 결과 값이 특정 임계값(threshold) 이상일 경우 해당 사용자(가입 자)에 대해 대역폭 제한 기능을 수행한다.In the above configuration, the packet switch chip 22 samples any packet according to a preset frequency using the packet sampling function according to the feature of the present invention and then delivers it to the controller 24, and the controller 24 Based on subscriber information (Source MAC, Source IP), the total bandwidth used by the user (subscriber) is estimated using the transmitted sample packet, and the user (subscriber) when the estimated result is more than a certain threshold. Perform bandwidth limiting on.

보다 상세히 설명하면, 상기 제어기(24)는 본 발명의 특징에 따라, 샘플 패킷 처리 모듈(242)과, 대역폭 제어 처리 모듈(244)을 구비하며, 샘플 패킷 처리 모듈(242)은 패킷 스위치 칩(22)으로부터 제공되는 샘플링된 패킷을 분석하여, 패킷을 미리 정의된 필드(소스 MAC 또는 소스 IP)에 따라 구분하여 패킷이 어떤 사용자로부터 전달된 패킷인지를 검사한다. 만약 새로운 사용자로 판단되면 새로운 사용자를 위한 통계 정보 항목을 추가한다. 이미 존재하는 사용자로부터 전달된 패킷이라면 해당하는 통계 정보를 업데이트 한다. 각 사용자에 대한 통계 정보는 단위 시간별(t) 마다 따로 저장된다. 대역폭 제어 처리 모듈(244)은 각 사용자의 단위 시간별로 저장된 통계 정보를 바탕으로 최근 T 시간 동안의 총 사용량이나 평균 PPS를 계산하여 그 값이 정의된 임계값 이상일 경우 패킷 스위치 칩(22)의 대역폭 제한 기능을 설정하는 기능을 담당한다.In more detail, the controller 24 includes a sample packet processing module 242 and a bandwidth control processing module 244 in accordance with aspects of the present invention, and the sample packet processing module 242 includes a packet switch chip ( The sampled packet provided from 22) is analyzed to classify the packet according to a predefined field (source MAC or source IP) to examine which user the packet is from. If it is determined that the user is a new user, the statistical information item for the new user is added. If the packet is from an already existing user, the corresponding statistical information is updated. Statistical information for each user is stored separately for each unit time (t). The bandwidth control processing module 244 calculates the total usage or average PPS during the last T time based on the statistical information stored for each unit time of each user, and when the value is more than a defined threshold, the bandwidth of the packet switch chip 22 Responsible for setting the limit function.

패킷 스위치 칩(22)에는 패킷 샘플링 블록(222)과, 대역폭 제어 블록(224)이 구비되며, 패킷 샘플링 블록(222)은 패킷 스위치 칩(22)에서 제공하는 기능의 한 부분으로, 설정 가능한 확률에 따라 특정 포트로 들어오는 패킷들 중 정해진 확률에 따라 패킷을 샘플링하여 제어기(24)로 전달한다. 패킷 샘플링 블록(222)에 의해 패킷이 샘플링될 확률 p = 1/N 이다. 대역폭 제어 블록(224)은 패킷 스위치 칩(22)에서 제공하는 기능의 한 부분으로, 상기 제어기(24)의 대역폭 제어 처리 모듈(244)에 의해 동작 설정이 제어되며, 설정된 내용에 따라 포트로 인입되는 패킷들의 대역폭 사용량을 제한하는 하드웨어 블록이다.The packet switch chip 22 includes a packet sampling block 222 and a bandwidth control block 224. The packet sampling block 222 is part of a function provided by the packet switch chip 22, and has a settable probability. As a result, the packet is sampled and transmitted to the controller 24 according to a predetermined probability among the packets coming into the specific port. The probability that a packet is sampled by the packet sampling block 222 is p = 1 / N. The bandwidth control block 224 is a part of the function provided by the packet switch chip 22, and the operation setting is controlled by the bandwidth control processing module 244 of the controller 24, and the port is controlled according to the set contents. A hardware block that limits the bandwidth usage of packets.

상기한 구성을 가지는 본 발명의 패킷 스위치 장비(20)에서 샘플링을 이용한 대역폭 제한 동작을 상기 도 2의 블록도에서 점선으로 도시한 바를 참조하여 이하 보다 상세히 설명하기로 한다.The bandwidth limiting operation using sampling in the packet switch device 20 of the present invention having the above-described configuration will be described in more detail below with reference to the dotted line in the block diagram of FIG. 2.

① 파라미터 설정 과정① Parameter setting process

먼저, 본 발명에서 제안하는 대역폭 제한 방식에서는 패킷 스위치 칩(22) 내부로 들어오는 패킷들 중에서 특정 확률에 의해 샘플링된 패킷을 이용한다. 따라서, 샘플링 빈도수에 대한 정보가 미리 패킷 스위치 칩(22)에 설정되어야 한다. 샘플링 빈도수는 높을수록 좋으나, 샘플링된 패킷들이 제어기(24)에 의해 처리되어야 하기 때문에 그만큼 제어기(24)에 부하를 주게 된다. 또한, 샘플링은 시간에 관한 인자가 아니기 때문에 동일한 샘플링 빈도수에 대해서 특정 스위치 포트로 들어오는 패킷이 많으면 많을수록 샘플링되는 패킷도 함께 증가한다. 이는 스위치 포트의 최대 대역폭이 커질수록 샘플링되는 패킷의 수도 증가한다. 따라서, 스위치 포트에서 지원되는 최대 대역폭에 따라 적절한 샘플링 빈도수의 설정이 필요하다.First, in the bandwidth limiting scheme proposed by the present invention, a packet sampled by a specific probability is used among packets coming into the packet switch chip 22. Therefore, information on the sampling frequency must be set in advance in the packet switch chip 22. The higher the sampling frequency, the better, but the load on the controller 24 is as much as the sampled packets have to be processed by the controller 24. Also, since sampling is not a factor of time, the more packets that enter a particular switch port for the same sampling frequency, the more packets that will be sampled. This increases the number of packets sampled as the maximum bandwidth of the switch port increases. Therefore, it is necessary to set an appropriate sampling frequency according to the maximum bandwidth supported by the switch port.

이러한 샘플링 빈도수와 더불어, 미리 설정되어야할 파라미터로는 샘플링 빈도수; 최대 샘플링 개수; 패킷 구분자; 통계 정보 업데이트를 위한 단위 시간 t 및 T; 대역폭 제한 임계값; 대역폭 제한 임계값을 초과할 경우 적용될 최대 보장 대역폭 등일 수 있다.In addition to the sampling frequency, parameters to be preset include: sampling frequency; Maximum number of samplings; Packet delimiter; Unit time t and T for updating statistical information; Bandwidth limit threshold; The maximum guaranteed bandwidth to be applied when the bandwidth limit threshold is exceeded.

샘플링 빈도수는 전체 패킷들 중에서 몇 퍼센트에 해당하는 패킷을 샘플링할 것인지에 대한 인자(평균 몇 개마다 샘플링을 할 것인지에 대한 인자임)를 의미한다. 최대 샘플링 개수는 스위치 포트에서 지원 가능한 최대 대역폭을 사용하는 패 킷이 유입되고, 상기 샘플링 빈도수로 설정되었을 경우 샘플링될 수 있는 최대 패킷 개수(이 인자는 사용되는 패킷의 길이에 따라 차이가 날 수 있기 때문에, 통계 정보에서 사용할 기본 단위 패킷에 맞는 수로 정의됨)를 의미한다.Sampling frequency refers to a factor of how many percent of the total packets are to be sampled (which is an average factor for how many samples to sample). The maximum number of sampling is the maximum number of packets that can be sampled when the packet using the maximum bandwidth supported by the switch port is set and the sampling frequency is set (this factor may vary depending on the length of the packets used). Therefore, it is defined as the number corresponding to the basic unit packet to be used in the statistical information).

패킷 구분자는 패킷이 샘플링되어 제어기로 전달되었을 경우, 패킷의 어떤 필드를 기준으로 통계 정보를 업데이트 할 것인지에 대한 지시자(예를 들어, 소스 MAC 어드레스 , 소스 IP 어드레스 등)를 의미한다.The packet delimiter indicates an indicator (eg, source MAC address, source IP address, etc.) of which field of the packet to update statistical information when the packet is sampled and delivered to the controller.

통계 정보 업데이트를 위한 단위 시간 t에 대해서는, 본 발명에서는 이러한 단위 시간 t를 단위로 각 사용자들의 통계 정보를 업데이트하며, 업데이트한 자료는 각각 독립적인 자료로 저장된다. 최종 통계 평균을 위한 단위 시간 T(T = nt)는 상기 통계 정보 업데이트를 위한 단위 시간 t에 따라 확보된 통계 정보가 시스템 내에서 유지되는 시간을 의미하며, 이는 단위 시간 t마다 저장된 통계 정보를 중에서 가장 최근의 T 시간 동안에 샘플링된 패킷의 평균을 구하기 위한 단위 시간이다. Regarding the unit time t for updating the statistical information, the present invention updates the statistical information of each user based on the unit time t, and the updated data is stored as independent data. The unit time T (T = nt) for the final statistical mean means the time that the acquired statistical information is maintained in the system according to the unit time t for updating the statistical information, which is based on the stored statistical information for each unit time t. The unit time to average the packets sampled during the most recent T time.

대역폭 제한 임계값(bandwidth threshold)에 대해서는, 본 발명에서는 샘플링된 패킷들의 평균값이 이 임계값을 초과할 경우 대역폭 제한 기능을 스위치 칩에 적용하게 된다. 대역폭 제한 임계값을 초과할 경우 적용될 최대 보장 대역폭은 실제 패킷 스위치 칩(22)에 적용될 최대 보장 대역폭이다.As for the bandwidth limit threshold, the present invention applies the bandwidth limit function to the switch chip when the average value of the sampled packets exceeds this threshold. The maximum guaranteed bandwidth to be applied if the bandwidth limit threshold is exceeded is the maximum guaranteed bandwidth to be applied to the actual packet switch chip 22.

이와 같은 파라미터들은 관리자에 의한 관리자 단말(30)의 입력 값에 의해 미리 설정되어 질 수 있으며, 관리자는 관리자 단말(30)을 통해 적절한 파라미터 값을 설정할 수 있게 된다. 이때 상기에서는 설명한 모든 파라미터 값들을 관리자 로부터 설정받는 것으로 설명하였으나, 이들 파라미터들 중 적어도 일부는 미리 적절한 값으로 자동으로 설정되어져 있을 수 있다. 이러한 파라미터들의 의미 및 이를 이용한 동작에 대해서는 하기의 설명에 의해 보다 명확히 이해될 것이다.Such parameters may be set in advance by an input value of the manager terminal 30 by the manager, and the manager may set an appropriate parameter value through the manager terminal 30. In this case, although all the parameter values described above are set by the administrator, at least some of these parameters may be automatically set to appropriate values in advance. The meaning of these parameters and the operation using them will be more clearly understood by the following description.

② 패킷 샘플링 과정 및 ③ 패킷 샘플링 과정패킷 샘플링 과정② Packet sampling process ③ ③ Packet sampling process Packet sampling process

상기 ① 과정의 기본 파라미터 설정이 완료된 후 유입되는 모든 패킷들은 ①과정에서 설정된 샘플링 빈도수에 따라 샘플링되어 제어기(24)로 전달된다. 전달된 패킷은 샘플 패킷 처리 모듈(242)에 의해 패킷 구분자(즉, 사용자)에 따라 통계 정보가 업데이트 된다. 만약 구분자에 의해 구분된 패킷의 소스 정보가 시스템 내에 존재하지 않는다면, 새로운 소스 정보를 위한 통계 자료 정보를 생성하는데, 도 3을 참조하여 이를 보다 상세히 설명하기로 한다. After the basic parameter setting of step ① is completed, all incoming packets are sampled according to the sampling frequency set in step ① and transferred to the controller 24. The delivered packet is updated by the sample packet processing module 242 with statistical information according to the packet identifier (ie, user). If source information of packets delimited by the delimiter does not exist in the system, statistical information for new source information is generated, which will be described in more detail with reference to FIG. 3.

샘플 패킷 처리 모듈(242)내에서 t 시간(통계 정보 업데이트를 위한 단위 시간)마다 실행되는 통계정보 업데이트 동작을 수행하게 되는데, 먼저, 각 사용자별로 현 시간까지 업데이트된 통계 정보를 저장하고, 저장된 통계 정보부터 최근 T 시간 이내에 저장된 통계 정보들의 평균 통계 정보를 계산하게 된다. 도 3에서는 현재 저장되는 통계 정보는 n번째 정보이며, T시간은 3t로 정해져 있으므로, 이전 n-2, n-1번째 저장된 통계 정보와 현재(n번째) 저장된 통계 정보를 이용하여 평균 통계 정보를 계산하게 된다. 이후 현 시간부터 다음 t 시간까지 들어오는 패킷들의 통계 정보를 저장하기 위한 메모리 공간을 생성하고, 다음 t 시간에 통계 정보 업데이트 모듈이 수행되도록 타이머 설정하게 된다. In the sample packet processing module 242, the statistical information update operation performed every t time (unit time for updating statistical information) is performed. First, the statistical information updated by the current time for each user is stored, and the stored statistics The average statistical information of the statistical information stored within the latest T time from the information is calculated. In FIG. 3, since the currently stored statistical information is the nth information and the T time is set to 3t, the average statistical information is obtained by using the previous n-2 and n-1th stored statistical information and the present (nth) stored statistical information. Calculate. Thereafter, a memory space for storing statistical information of packets coming from the current time to the next t time is created, and a timer is set to perform the statistical information update module at the next t time.

④ 대역폭 제한 과정④ Bandwidth Limit Process

상기 ③ 과정을 통해 산출된 모든 소스들의 평균 통계 정보들 중에서 대역폭 제한 임계값을 초과하는 소스(즉 사용자)가 존재하는지를 확인한 후, 존재한다면 대역폭 제어 블록(224)을 통하여 해당하는 소스(사용자)가 최대 보장 대역폭을 초과하지 못하도록 스위치 칩을 설정한다.After checking whether there is a source (that is, a user) exceeding the bandwidth limit threshold value among the average statistical information of all sources calculated through the step (3) above, if there is a corresponding source (user) through the bandwidth control block 224 Set the switch chip to not exceed the maximum guaranteed bandwidth.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 스위치 장비의 대역폭 제어 동작의 흐름도로서, 도 2에 도시된 바와 같은 제어기(24)의 제어 동작을 예로서 설명한다. 도 4를 참조하면, 제어기(24)는 먼저 400단계에서 관리자에 의해 샘플링 빈도수, 최대 샘플링 개수, 패킷 구분자, 단위 시간 t 및 T, 임계값 등의 대역폭 제어에 필요한 각종 파라미터 값을 입력받아 설정하는 동작을 수행한다. 이때 임계값은 전체 사용 가능한 임계값을 나타내는 제1 임계값과, 사용자별 사용 가능한 임계값을 나타내는 제2 임계값으로 구분되어 설정될 수 있다. 이러한 관리자로부터 파라미터 값을 입력받을 경우에 해당 대역폭 제한 기능의 활성화 또는 비활성화 여부에 대해서도 미리 설정받을 수도 있다. 이와 같이 대역폭 제한 기능이 활성화되어 있을 경우에를 이를 402단계에서 확인하여 이후 404단계로 진행한다. 4 is a flowchart of a bandwidth control operation of the packet switch equipment according to an embodiment of the present invention, and the control operation of the controller 24 as shown in FIG. 2 will be described as an example. Referring to FIG. 4, the controller 24 first receives and sets various parameter values required for bandwidth control, such as sampling frequency, maximum sampling number, packet separator, unit time t and T, and threshold value, in step 400 by an administrator. Perform the action. In this case, the threshold value may be divided into a first threshold value representing the total available threshold value and a second threshold value indicating the threshold value available for each user. When receiving a parameter value from such an administrator, the bandwidth limit function may be set in advance or not. When the bandwidth limit function is activated as described above, it is checked in step 402 and the process proceeds to step 404 later.

404단계에서는 현재 패킷 스위치 칩(22)에 의해 패킷이 샘플링되어 전달되고 있는 상태이며, 이러한 샘플링된 패킷의 패킷 구분자를 확인하여 해당 패킷이 이미 DB에 존재한 사용자의 것인지 확인한다. 확인결과 이미 존재한 사용자의 것이면 408단계로 진행하여 각사용자 통계 정보, 즉 사용 패킷 수에 대한 정보를 업데이트하며, 확인결과 이미 존재한 사용자의 것이 아닐 경우에 406단계로 진행하여 새로운 패킷 타입을 위한 D를 생성한 후 408단계로 진행한다.In step 404, the packet is currently being sampled and delivered by the packet switch chip 22, and the packet identifier of the sampled packet is checked to determine whether the packet is that of a user who already exists in the DB. If the check result is a user that already exists, proceed to step 408 to update each user statistics information, that is, information on the number of packets used. If the check result does not belong to a user that already exists, proceed to step 406 for a new packet type. After generating D, proceed to step 408.

이후 410단계에서는 단위 시간 t가 만료되었는지 확인하여 단위 시간 t가 만료도지 않았을 경우에는 상기 404단계로 리턴하여 상기의 과정을 반복진행하며, 단위 시간 t가 만료되었을 경우에는 412단계로 진행한다. Thereafter, in step 410, if the unit time t has not expired, and if the unit time t has not expired, the process returns to step 404 and repeats the above process. If the unit time t has expired, the process proceeds to step 412.

412단계에서는 최근 T시간 동안 각 사용자별 평균 패킷 수를 계산한다. 이후 414단계에서는 총 사용량이 미리 설정된 제1 임계값 이상인지를 확인한다. 확인 결과 총 사용량이 제1 임계값 이상일 경우에는 416단계로 진행한다. 416단계에서는 각 사용자별 계산한 평균 패킷 수가 미리 설정된 제2 임계값을 초과하는 사용자를 확인하여, 이후 418단계에서 해당 확인된 사용자에 해당하는 패킷 타입에 대한 대역폭 제한 기능을 설정하게 된다. In step 412, the average number of packets for each user is calculated during the last T time. In operation 414, it is determined whether the total amount of usage is greater than or equal to a preset first threshold. If the total amount of usage is greater than or equal to the first threshold value, the process proceeds to step 416. In operation 416, the user may determine a user whose average number of packets calculated for each user exceeds a preset second threshold value, and then, in operation 418, a bandwidth limit function for a packet type corresponding to the identified user is set.

한편, 상기 412단계에서 총 사용량의 확인 결과 총 사용량이 제1 임계값 이상이 아닐 경우에는 이후 420단계로 진행하여 이미 대역폭 제한이 반영된 사용자의 패킷 사용양이 상기 제2 임계값 미만인지를 확인하여, 이후 422단계에서 확인된 사용자에 해당하는 패킷 타입에 대한 대역폭 제한 기능을 해제한다.On the other hand, if the total usage is not greater than the first threshold as a result of checking the total usage in step 412, the process proceeds to step 420 and checks whether the amount of packet usage of the user whose bandwidth limitation is already reflected is less than the second threshold. Then, the bandwidth limit function for the packet type corresponding to the user identified in step 422 is released.

상기한 과정을 살펴보면, 총 사용량이 제1 임계값 이상이 아닐 경우에는 비록 특정 사용자의 사용 대역폭이 제한된 대역폭을 초과하는 경우에도 대역폭 제한을 가하지 않고, 총 사용량이 제1 임계값 이상일 경우에만 사용자별로 확인하여 대역폭을 제한하는 동작을 수행함을 알 수 있다.In the above process, if the total usage is not greater than or equal to the first threshold, even if the bandwidth used by a particular user exceeds the limited bandwidth, no bandwidth limit is applied, and only if the total usage is greater than or equal to the first threshold. It can be seen that the operation of limiting the bandwidth is performed.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 스위치 장비 및 이의 대역폭 제어 방식의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어 나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.As described above, the configuration and operation of the packet switch equipment and its bandwidth control method according to an embodiment of the present invention can be made. Meanwhile, in the above description of the present invention, a specific embodiment has been described, but various modifications of the present invention are made. It can be carried out without departing from the scope. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but by the claims and equivalents of the claims.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 패킷 스위치 장비 및 이의 대역폭 제어 방식은 패킷 스위치 칩의 특정 포트로 유입될 수 있는 모든 사용자별 패킷들에 대한 대역폭 설정이 미리 정의될 필요가 없이, 패킷 샘플링을 통하여 유입되는 패킷에 따라 사용자 정보가 동적으로 추가되어 패킷 통계 정보가 관리되고, 그 결과에 따라 동적으로 대역폭 제한 기능이 수행되기 때문에 패킷의 흐름에 따르는 대역폭 제한 기능이 사용될 수 있다. 즉, 모든 사용자에 대한 독립적인 설정이 필요치 않게되며, 이때에는 본 발명에서 제안하는 다수의 필요 파라미터들만의 변경으로 대역폭 방식 및 대역폭 제한 기준을 쉽게 변경하고 적용할 수 있다. As described above, the packet switch equipment and its bandwidth control method according to the present invention do not need to pre-define the bandwidth setting for all the user-specific packets that can be introduced into a specific port of the packet switch chip, through packet sampling User information is dynamically added according to the incoming packet, and packet statistics information is managed, and bandwidth limiting function is dynamically performed according to the result, so that the bandwidth limiting function according to the flow of packets can be used. That is, the independent setting for all users is not necessary. In this case, the bandwidth method and the bandwidth limit criteria can be easily changed and applied by changing only a plurality of necessary parameters proposed by the present invention.

또한, 특정 사용자의 사용대역폭이 무조건 특정 값 이상일 때 제한하는 방식이 아니라, 전체 사용 상태에 따라 제한이 가해지는 방식이기 때문에 대역폭을 효과적으로 사용할 수 있다.In addition, the bandwidth can be effectively used because the method is not limited when the bandwidth of a specific user is more than a specific value.

Claims (10)

패킷 스위치 장비에 있어서,Packet switch equipment, 다수의 포트를 구비하여 패킷의 스위칭 동작을 수행하며 미리 설정된 빈도에 따라 임의의 패킷을 샘플링하여 출력하는 패킷 스위치 칩과,A packet switch chip having a plurality of ports for switching packets and sampling and outputting an arbitrary packet according to a preset frequency; 관리자 단말과 통신하여 동작에 필요한 다수의 파라미터들을 설정받는 통신채널부와,A communication channel unit configured to communicate with a manager terminal and receive a plurality of parameters required for operation; 상기 패킷 스위치 칩을 경유하는 패킷 및 포트제어에 관련된 정보를 저장하는 메모리와,A memory for storing information related to packet and port control via the packet switch chip; 상기 기능부들을 총괄적으로 제어하여 상기 이더넷 스위치 장비의 동작을 전체적으로 제어하며, 상기 패킷 스위치 칩에서 출력된 샘플링된 패킷의 미리 설정된 패킷 구분자를 기반으로 해당 패킷의 사용자별 사용 대역폭을 추정하며 추정된 값에 따라 각 사용자별로 선별적으로 대역폭 제한 기능을 수행하는 제어기를 포함함을 특징으로 하는 패킷 스위치 장비.The overall control of the functional units controls the operation of the Ethernet switch equipment as a whole, and estimates the user-use bandwidth of the corresponding packet based on a predetermined packet delimiter of the sampled packet output from the packet switch chip. And a controller for selectively performing a bandwidth limiting function for each user according to the present invention. 제1항에 있어서, 상기 제어기는The method of claim 1, wherein the controller 상기 샘플링된 패킷을 분석하여, 상기 패킷 구분자에 따라 구분하여 해당 사용자를 검사하고 각 사용자별 패킷 사용량에 대한 통계 정보를 미리 설정된 t시간마다 업데이트 하는 샘플패킷 처리 모듈과,A sample packet processing module which analyzes the sampled packet, classifies the packet according to the packet delimiter, inspects the corresponding user, and updates statistical information on packet usage for each user every preset t hours; 상기 각 사용자별 패킷 사용량에 대한 통계 정보를 이용하여 미리 설정된 T시간 동안의 패킷 사용량을 확인하며 확인한 값이 미리 설정된 임계값 이상일 경우 상기 대역폭 제한 기능을 설정하는 대역폭 제어 처리 모듈을 포함함을 특징으로 하는 패킷 스위치 장비.And a bandwidth control processing module for checking the packet usage for a preset T time by using the statistical information on the packet usage for each user, and setting the bandwidth limiting function when the determined value is greater than or equal to a preset threshold. Packet switch equipment. 제2항에 있어서, 패킷 스위치 칩은 The method of claim 2, wherein the packet switch chip 각 포트로 들어오는 패킷들 중 미리 설정된 확률에 따라 패킷을 샘플링하여 상기 제어기로 출력하는 패킷 샘플링 블록과,A packet sampling block for sampling a packet according to a preset probability among packets coming into each port and outputting the packet to the controller; 상기 대역폭 제어 처리 모듈의 제어하에 상기 포트로 인입되는 패킷들의 대역폭 사용량을 제어하는 대역폭 제어 블록을 포함함을 특징으로 하는 패킷 스위치 장비.And a bandwidth control block for controlling bandwidth usage of packets entering the port under the control of the bandwidth control processing module. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 패킷 구분자는 해당 패킷의 소스 MAC(Media Access Control) 어드레스 또는 소스 IP(Internet Protocol) 어드레스임을 특징으로 하는 패킷 스위치 장비.The packet switch device according to any one of claims 1 to 3, wherein the packet delimiter is a source MAC (Media Access Control) address or a source IP (IP) address of the packet. 패킷 스위치 장비의 대역폭 제어 방법에 있어서,In the bandwidth control method of the packet switch equipment, 입력되는 패킷들을 미리 설정된 샘플링 빈도수에 따라 샘플링하는 과정과,Sampling the input packets according to a preset sampling frequency; 상기 샘플링한 패킷을 미리 설정된 패킷 구분자에 따라 구분하여 사용량에 대한 통계 정보를 업데이트 하는 과정과,Dividing the sampled packet according to a predetermined packet delimiter and updating statistical information on usage; 상기 통계 정보들 중에서 미리 설정된 대역폭 제한 임계값을 초과하는 패킷 구분자를 확인하는 과정과,Checking a packet delimiter exceeding a preset bandwidth limit threshold value among the statistical information; 상기 확인한 패킷 구분자에 해당하는 패킷 타입에 대해 대역폭을 제한하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 대역폭 제한 방법.And limiting a bandwidth to a packet type corresponding to the identified packet delimiter. 제5항에 있어서, 상기 통계 정보를 업데이트 하는 것은 미리 설정된 t시간 마다 상기 통계 정보를 개별적으로 저장하는 것으로 수행하며,The method of claim 5, wherein the updating of the statistical information is performed by storing the statistical information individually every t time. 상기 통계 정보들 중에서 미리 설정된 대역폭 제한 임계값을 초과하는 패킷 구분자를 확인하는 것은 미리 설정된 T시간 이내에 상기 개별적으로 저장된 통계 정보들을 통해 수행함을 특징으로 하는 대역폭 제한 방법.Identifying the packet delimiter exceeding a preset bandwidth limit threshold among the statistical information is performed through the individually stored statistical information within a preset T time period. 패킷 스위치 장비의 대역폭 제어 방법에 있어서,In the bandwidth control method of the packet switch equipment, 입력되는 패킷들을 미리 설정된 샘플링 빈도수에 따라 샘플링하는 과정과,Sampling the input packets according to a preset sampling frequency; 상기 샘플링한 패킷을 미리 설정된 패킷 구분자에 따라 구분하여 사용량에 대한 통계 정보를 업데이트 하는 과정과,Dividing the sampled packet according to a predetermined packet delimiter and updating statistical information on usage; 상기 통계 정보를 통해 총 사용량이 미리 설정된 제1 임계값 이상인지를 확인하는 과정과,Confirming whether the total usage amount is greater than or equal to a preset first threshold value through the statistical information; 상기 확인한 총 사용량이 미리 설정된 제1 임계값 이상일 경우에 상기 통계 정보들 중에서 미리 설정된 제2 임계값을 초과하는 패킷 구분자를 확인하는 과정과,Identifying a packet delimiter exceeding a second preset threshold value among the statistical information when the checked total usage amount is equal to or greater than a first preset threshold value; 상기 확인한 패킷 구분자에 해당하는 패킷 타입에 대해 대역폭을 제한하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 대역폭 제한 방법.And limiting a bandwidth to a packet type corresponding to the identified packet delimiter. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 확인한 총 사용량이 미리 설정된 제1 임계값 이상이 아닐 경우에 대역폭 제한 기능을 해제하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 대역폭 제한 방법.And releasing the bandwidth limiting function when the determined total usage amount is not greater than or equal to a preset first threshold value. 제7항에 있어서, 상기 통계 정보를 업데이트 하는 것은 미리 설정된 t시간 마다 상기 통계 정보를 개별적으로 저장하는 것으로 수행하며,The method of claim 7, wherein the updating of the statistical information is performed by storing the statistical information individually every predetermined time t. 상기 통계 정보들 중에서 미리 설정된 대역폭 제한 임계값을 초과하는 패킷 구분자를 확인하는 것은 미리 설정된 T시간 이내에 상기 개별적으로 저장된 통계 정보들을 통해 수행함을 특징으로 하는 대역폭 제한 방법.Identifying the packet delimiter exceeding a preset bandwidth limit threshold among the statistical information is performed through the individually stored statistical information within a preset T time period. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 패킷 구분자는 해당 패킷의 소스 MAC(Media Access Control) 어드레스 또는 소스 IP(Internet Protocol) 어드레스임을 특징으로 하는 패킷 스위치 장비.The packet switch device according to any one of claims 5 to 9, wherein the packet identifier is a source MAC (Media Access Control) address or a source IP (IP) address of the packet.
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